Автор:Т. А. Бархатова, С. А. Краузе, К. И. Никитин, Н. А. Терещенко
Источник:Омский государственный технический университет. 2020. Материалы V Региональной научно-технической конференции. С. 13–16 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://elibrary.ru/...
Т. А. Бархатова, С. А. Краузе, К. И. Никитин, Н. А. Терещенко. Дискретная дифференциальная защита. Рассмотрена дифференциальная защита на герконах, которая предлагается для использования на длинных воздушных и кабельных линиях электропередачи, так как традиционная защита на них может срабатывать неверно из-за большой длины контрольного кабеля и вследствие этого насыщений трансформаторов тока. Описан принцип действия, приведена структурная схема дифференциальной защиты и диаграммы сигналов при коротком замыкании в зоне действия защиты и при внешнем повреждении. Поскольку она состоит из двух полукомплектов, установленных по концам линии, и они обмениваются друг с другом дискретными сигналами срабатываний герконов, то трансформаторы тока не насыщаются и защита лишена этого недостатка.
защиты электроустановок являются наиболее чувствительными и простыми в техническом исполнении [1–3]. К тому же они обладают высоким быстродействием и абсолютной селективностью. Но на длинных ВЛЭП проблематично использовать традиционную продольную дифференциальную защиту на трансформаторах тока (ТТ). Это связано с тем, что контрольные кабели большой длины обладают достаточно большим сопротивлением и ТТ насыщаются. Поэтому предлагается использовать дискретную дифференциальную защиту с применением герконов.
Геркон – это герметизированный контакт, обладающий комплексным свойством измерительного и дискретного органа. Благодаря таким свойствам он используется в релейной защите электроустановок исполнении [4, 5]. Геркон срабатывает в переменном поле с промышленной частотой f = 50 Гц с частотой 100 Гц (рис. 1).
Где (рис. 1) НСР – напряжённость магнитного поля, при которой срабатывает геркон. Как видно из диаграммы (рис. 1) в один период промышленной частоты геркон срабатывает 2 раза, в каждом полупериоде по 1 разу. Это свойство можно использовать в ДЗ. Если подавать на геркон половину периода промышленной частоты от однополупериодного выпрямителя, то он будет обладать поляризованными свойствами (рис. 2).
На диаграмме будут сигналы (рис. 3.) Опыты показывают, что геркон может быть использован в построении дифференциальной защиты.
Если с каждого ТТ в ДЗ сигналы выпрямить, подать на геркон и сравнивать сигналы (рис. 4), то анализируя их, можно различать в зоне действия происходит КЗ (рис. 5) или вне (рис. 5).
Принцип работы такой схемы заключается в следующем. Сигналы от трансформаторов тока ТА1 и ТА2 поступают на соответствующие промежуточные трансформаторы TLA1 и TLA2. Напряжение с выхода этих промежуточных трансформаторов выпрямляется с помощью соответствующих диодов VD1 и VD2 и подается на соответствующие катушки L1 и L2, в полях которых находятся соответственно герконы К1 и К2. Таким образом, герконы работают в поляризованном режиме. Сигналы о срабатывании герконов подаются в схемы сравнения СС1 и СС2.
При КЗ в зоне действия (рис. 5) токи через ТТ будут протекать от шин в точку К1.
Как видно из диаграммы (рис. 6), срабатывания герконов совпадают в одни и те же моменты, т.к. через ТТ ТА1 и ТА2 мощности направлены от шин в линию. Поэтому между импульсами в срабатывании герконов существует промежуток времени t1 больше половины периода промышленной частоты:
При внешнем КЗ (рис. 7) токи через ТТ будут протекать в точку К2. В ТА1 ток КЗ будет протекать от шин в линию, а в ТА2 ток КЗ будет протекать из линии к шинам. Как видно из диаграмм (рис. 8) сигналы срабатывания геркона К1 и К2 будут не совпадать во времени.
Эти сигналы в СС1 и СС2 накладываются и время τ между импульсами будет меньше половины периода промышленной частоты, таким образом, t2 < 0,01 с.
По результату измерения этого времени можно судить о месте возникновения КЗ – в зоне срабатывания защитить или вне зоны. При этом сигналы могут передаваться на сколько угодно и какое расстояние, ТТ не будут насыщаться.
Данная работа только начало исследований и разработки. Здесь еще надо решить проблему настройки и выставления уставок дифференциальной защиты ВЛЭП. Доработать схему сравнения устройства. Но моделирование показало, что система работоспособна и вполне конкурентна с выпускаемыми устройствами защиты. Она проще в построении, надежнее и дешевле.
Таким образом, использование герконов для дифференциальной защиты ВЛЭП позволяет реализовать возможность защищать линии большой длины. При этом ТТ не будут насыщаться, и защита будет работать селективно и правильно во всех режимах.
1. Федосеев А. М., Федосеев М. А. Релейная защита электроэнергетических систем: учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1992. 528 с.
2. Чернобровов Н. В. Семенов В. А. Релейная защита энергетических систем: учеб. пособие для техникумов. М., Энергоатомиздат, 1998. 800 с.
3. Руководящие указания по релейной защите. Вып. 9. Дифференциально-фазная высокочастотная защита линий 110–330 кВ. М.: Энергия, 1972. 115 с.
4. Клецель М. Я., Алишев Ж. Р., Мануковский А. В., Мусин В. В. Свойства герконов при использовании их в релейной защите // Электричество. 1993. № 9. С. 18–21.
5. Клецель М. Я., Мусин В. В. О построении на герконах защит высоковольтных установок без трансформаторов тока // Электротехника. 1987. № 4. С. 11–13.